CN115159996B - 钢包盖用轻质高强耐火浇注料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种钢包盖用轻质高强耐火浇注料及其制备方法与应用，轻质高强耐火浇注料包括重量比为1:1的主料和外加剂，所述主料包括以下重量百分比的原料：轻质莫来石骨料35～45％、氧化铝空心球10～15％、特级高铝骨料10～15％、蓝晶石粉5～7％、镁铝尖晶石粉7～10％、α‑Al₂O₃微粉5～8％、ρ‑Al₂O₃微粉5～8％、活性SiO₂微粉4～6％；所述外加剂包括以下重量百分比的原料：短切含锆耐火纤维1～3％、耐热不锈钢纤维0.8～1.2％、复合减水剂0.2～0.5％、偶联剂0.02～0.05％、缓凝剂0.05～0.15％。本发明的轻质高强耐火浇注料具有优良的力学性能、隔热性能、施工性能与热震稳定性等优点，达到延长钢包盖耐火材料衬服役寿命、提高钢包盖保温性能、降低钢水传搁温降的目的。

Description

钢包盖用轻质高强耐火浇注料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种钢包盖用轻质高强耐火浇注料及其制备方法与应用。

背景技术

钢包是炼钢生产的重要冶金设备之一，主要用于钢水盛装、运载、二次精炼以及连铸浇钢的容器。转炉出钢后，钢包将钢水运往精炼车间以及连铸车间，浇铸完后，钢包经铸余渣倾翻与大气条件下空包等待后，再到转炉出钢，完成钢包的一次循环周期，不断循环使用，经历钢包下线小修、中修与大修，完成钢包单个服役周期；由此可见，在钢包的循环周转过程中，钢包经历受钢、传输、工艺操作以及空包返回等历程，并通过空包包壁包衬表面散热，形成包衬蓄热释热损失，通过钢水传搁与工艺操作过程的包衬吸热蓄热、包壁与钢水表面散热，形成钢铸界面温降，并视钢水传搁、操作与空包返回节奏控制的不同，钢铸界面温降也不同，通常钢水温降≥100℃，高者达200℃以上。由此可见，钢铸界面温降大，热损失高，制约了钢水冶炼成本与低碳冶金的技术进步。为此，国内外学者开展了大量的钢包保温技术的研究与推广应用，尤其是钢水液面散热损失，因其钢水液面温度高、散热热流密度大，成为国内外学者与企业率先关注的热点问题，先后开发了种类不同的钢包保温覆盖剂进行钢水液面保温，并通过在出钢后钢水液面投加保温覆盖剂，取得了降低钢水传搁温降的良好效果，但覆盖剂对钢水的污染、投加的扬尘污染、人工投加的繁琐等问题，制约了该技术的持续推广应用，尤其是随着用后对钢种质量要求的不断提升与环保严控制度的不断实施，钢包保温覆盖剂技术被迫淘汰。为此，钢包全程加盖技术应运而生，并成为当下降低钢水传搁温降的一种节能降耗新方法，并通过钢包加盖保温，降低钢水传搁温降与出钢温度，避免出钢温度高和钢包回炉反复加热以及钢水冻包的问题，达到节能降耗与提高钢水质量的目的。

根据相关资料报道，钢包盖是由钢结构和耐火保温衬组成，通过耐火保温衬对钢结构的保护，防止钢结构的高温变形与氧化破损，达到延长钢包盖服役寿命、提高保温性能的目的，因而钢包盖耐火保温衬是保证钢包盖综合使用性能的关键所在。其中，钢结构包括钢包盖框架本体、壳体面板、壳体圈板、加强筋板、锚固件等金属部件组成，耐火保温衬由耐火浇注料构成。然而，由于钢包盖服役过程频繁的加揭盖操作以及温度场剧烈波动形成的交变热应力，导致钢包盖钢结构易形变以及隔热保温衬易热震剥落、机械损伤和钢水钢渣喷溅挂渣侵蚀损毁；目前钢包盖采用的耐火浇注料主要分为两类，一种是普通高铝浇注料，具有较好的力学强度和抗热震、抗喷溅侵蚀性能，使用寿命高，但体积密度大、导热系数高，钢包盖重量重，运吊负载高，保温性能差；另一种是轻质隔热耐火浇注料，具有导热系数低，保温性能好，但力学强度低，抗机械损伤、应力破损和喷溅侵蚀能力弱，使用寿命不及高铝质浇注料。由此可见，降低耐火保温衬体积密度强化隔热性能与提高耐火保温衬力学性能强化抗损毁能力成为改善钢包盖综合使用性能、延长服役寿命的关键所在。

基于上述钢包盖耐火保温衬耐火浇注料综合性能改善的迫切需求，国内外学者开展了大量的高性能轻质耐火浇注料的研究。如：

公布号为CN106904981A的发明专利公开了一种由骨料和基质组成的轻质莫来石浇注料及其制备方法，按照重量份数包括：骨料：轻质莫来石球30～70份，基质：板状刚玉0～15份、莫来石颗粒0～15份、氧化铝微粉5～15份、莫来石微粉5～15份、硅微粉0～8份、结合剂5～15份、减水剂0.1～0.4份。其中，轻质莫来石球为等粒径球形颗粒，颗粒尺寸范围为8～0.1mm，球的体积密度为1.8～1.2g/cm³，显气孔率为25～70%，吸水率低于25%；莫来石颗粒的粒径为5～0mm；所述莫来石微粉的粒径D50≤5um。所述结合剂为铝酸钙水泥、ρ-Al₂O₃和硅溶胶中的至少一种。所述钢包包盖轻质莫来石浇注料的体积密度为1.8～2.4g/cm³，显气孔率为30～50%，导热系数为500℃下0.250～0.675W/(m·K)，经110℃处理24h耐压强度为20～50MPa，抗折强度为3～7MPa；1550℃处理3h耐压强度为35～60MPa，抗折强度为8～14MPa，残存线变化率为-0.5～0.8%。通过强度高和吸水率低的轻质莫来石球引入，显著降低浇注料加水量，克服了常规轻质莫来石颗粒吸水率高、施工加水量大、流动性差的不足，不仅改善了浇注料的施工性能，而且提高了浇注料抗热震性、力学强度、高温体积稳定性和服役温度，最高达1550℃。

公布号为CN113307613A的发明专利公开了一种由主料和外加剂组成的钢包盖浇注料，其中，主料中各组分及其所占质量百分比包括：烧结莫来石10～55%，莫来石空心球10～55%，蓝晶石1～5%，电熔镁砂粉6～15%，烧结尖晶石颗粒1～10%，超细尖晶石微粉1～5%，活性氧化铝粉3～10%，铝酸钙水泥3～7%，硅微粉0～2%；外加剂包括减水剂和防爆有机纤维，减水剂用量为主料用量的0.5～1%；防爆有机纤维用量为主料用量的0.01～0.15%。所述烧结莫来石中各种粒级颗粒所占质量百分比为：8＜粒度≤15mm10～30%，5＜粒度≤8mm5～30%，3＜粒度≤5mm5～30%，1＜粒度≤3mm10～20%，0.1＜粒度≤1mm5～20%，粒度≤0.01mm5～30%。所述莫来石空心球中各种粒级颗粒所占质量百分比为：3＜粒度≤5mm10～40%，2＜粒度≤3mm10～40%，1＜粒度≤2mm10～40%，0.2＜粒度≤1mm10～30%。通过加入一定量的莫来石空心球，降低浇注料体积密度与结构热应力，提高抗热震性与隔热性能；通过引入的电熔镁砂细粉能与氧化铝反应原位生成镁铝尖晶石，在浇注料内部形成微裂纹，提高浇注料的抗热震性，并通过控制加入的烧结尖晶石颗粒与超细尖晶石微粉的含量来控制浇注料中尖晶石的总含量，同时引入的部分镁砂可与莫来石固溶，同步提升所得浇注料的力学性能(保证加盖揭盖过程中的抗物理冲击性等)；通过FDN减水剂的引入，提高材料整体强度，通过防爆有机纤维的引入，便捷水分排出，预防局部爆裂。

公告号为CN103979949B的发明专利公开了一种料由主料、三聚磷酸钠和耐热不锈钢纤维组成钢包盖用浇注料，其中，主料包含的组分为：氧化铝空心球（0.2~5mm）45~60%、莫来石（小于180目）10~30%、广西泥（小于180目）2~15%、红柱石（≤0.5mm）8~28%、碳化硅（≤1mm）5~25%、钛酸铝（≤1mm）3~20%、纯铝酸钙水泥（小于180目）3~15%、硅微粉1~8%和α氧化铝微粉2~10%，三聚磷酸钠为所述主料总重量的0.1～0.5%，耐热不锈钢纤维为所述主料总重量的0.5～1.5%。当钢包盖在钢包上时，利用钢水及钢渣辐射上来的热量，先是广西泥、硅微粉、纯铝酸钙水泥为复合结合剂在高温下烧结成一个整体，然后再利用红柱石的二次莫来石化、碳化硅的高导热性能、以及钛酸铝的膨胀系数小等特点，减少材料在高温状态下的热应力，减少浇注料的剥落以及提高热震稳定性，钢包盖寿命从原来350炉的使用寿命提高到780炉，钢包内钢水的温降从0.8℃/min降低到0.3℃/min。

公告号为CN101602611B的发明专利公开了一种由40-60%棕刚玉空心球、10-20%棕刚玉、15-30%莫来石、1-10%氧化铝微粉、1-10%硅微粉、1-5%ρ-Al₂O₃粉、0.1-0.2%分散剂组成的浇注料原料配方，通过棕刚玉空心球的使用，使制成的钢包保温盖堆积密度小、热导率低、抗热震稳定性好、抗侵蚀、施工性能好、降低了原料成本、增长了使用寿命，使用寿命达到粘土质浇注料和高铝浇注料的寿命的2倍以上，钢水冶炼温度降低5-10℃。

综上所述，国内钢包盖用耐火材料为高铝轻质耐火浇注料，以轻质莫来石球、刚玉空心球或氧化铝空心球、莫来石空心球为轻质骨料，降低浇注料体积密度与导热系数，改善钢包盖耐火材料衬的保温性能；通过低膨胀率材料（如：莫来石、钛酸铝）的引入、高温膨胀骨料（红柱石）服役条件下的膨胀微裂纹以及二次镁铝尖晶石形成的膨胀微裂纹等改善浇注料热震稳定性，也有通过添加耐热不锈钢纤维改善浇注料的热震稳定性与断裂韧性；通过铝酸钙水泥、ρ-Al₂O₃、硅溶胶及其复配组成的结合剂，提高浇注料力学强度，部分专利文件还报道了预期的使用效果。由此可见，现有技术中的轻质骨料具有吸水率低、强度大、体积密度低、隔热性能优等特点，但均为加工制备能耗高、价格昂贵的原材料，其大量使用，不利于钢包盖低碳化效果的充分发挥，同时也制约了钢包盖节能经济效益的充分体现，同时，球体轻质骨料镶嵌界面小、空心球表面润湿性差的不足，也将降低耐火浇注料力学强度与抗裂纹韧性，不利于耐火浇注料抗机械损伤能力的提升；此外，单一引入耐热不锈钢纤维虽然能够达到耐火浇注的增强增韧目的，但同时也增大了耐火浇注料的体积密度和导热系数，影响钢包盖耐火材料衬的综合使用性能；铝酸钙水泥抗高碱度氧化性钢渣侵蚀能力差的不足，势必加剧飞溅钢包渣对钢包盖耐火材料衬的侵蚀，引起耐火材料衬表层组织劣化与热震剥落。为了满足钢包盖的综合服役性能要求，对其耐火材料衬用耐火浇注料还需进一步改善，以满足钢包盖高效保温与长寿化的目标。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种钢包盖用轻质高强耐火浇注料及其制备方法与应用。本发明的轻质高强耐火浇注料具有优良的力学性能、隔热性能、施工性能与热震稳定性等优点，达到延长钢包盖耐火材料衬服役寿命、提高钢包盖保温性能、降低钢水传搁温降的目的。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供一种钢包盖用轻质高强耐火浇注料，包括重量比为1:1的主料和外加剂，所述主料包括以下重量百分比的原料：轻质莫来石骨料35~45%、氧化铝空心球10~15%、特级高铝骨料10~15%、蓝晶石粉5～7%、镁铝尖晶石粉7~10%、α-Al₂O₃微粉5~8%、ρ-Al₂O₃微粉5~8%、活性SiO₂微粉4~6%；

所述外加剂包括以下重量百分比的原料：短切含锆耐火纤维1~3%、耐热不锈钢纤维0.8~1.2%、复合减水剂0.2~0.5%、偶联剂0.02~0.05%、缓凝剂0.05~0.15%。

优选的，所述轻质莫来石骨料中Al₂O₃重量百分比含量≥65%；所述轻质莫来石骨料粒度为1~5mm，其中，粒度为3~5mm轻质莫来石骨料的重量百分比为35~50%，粒度为3~1mm轻质莫来石骨料的重量百分比为50~65%。

优选的，所述氧化铝空心球中Al₂O₃重量百分比含量≥98%；所述氧化铝空心球粒度为0.2~5mm，粒度为3~5mm氧化铝空心球的重量百分比为20~35%，粒度为3~0.2mm氧化铝空心球的重量百分比为65~80%。

优选的，所述镁铝尖晶石粉中MgO重量百分比含量≥20%。

优选的，所述特级高铝骨料粒度为0.1~1mm，所述蓝晶石粉粒度为110~130目，所述镁铝尖晶石粉粒度为170~190目。其中，所述蓝晶石粉粒度优选为120目，所述镁铝尖晶石粉粒度优选为180目。

优选的，所述短切含锆耐火纤维中短纤维絮的长度为5~10mm。所述短切含锆耐火纤维采用含锆耐火纤维棉或工业炉炉衬大修拆除的用后含锆耐火纤维进行剪切破碎。

优选的，所述复合减水剂由高效减水剂和六偏磷酸钠的混合组成，高效减水剂和六偏磷酸钠的混合比例为1:2~3。

优选的，所述缓凝剂选自柠檬酸、草酸、酒石酸中的至少一种。

优选的，所述偶联剂选用KH550偶联剂。

第二方面，本发明提供一种制备钢包盖用轻质高强耐火浇注料的方法，制备方法包括：

S1、按照钢包盖用轻质高强耐火浇注料的原料组分及重量百分比进行备料；

S2、将偶联剂加入水中，制备成偶联剂含量为0.3~0.8%的水溶液，再将缓凝剂加入水溶液中，搅拌均匀后静置存放，进行水解；其中，水溶液中偶联剂含量优选为0.5%；

S3、将氧化铝空心球和轻质莫来石骨料加入立式搅拌机，边搅拌边加入水解后的偶联剂水溶液，搅拌均匀得到骨料，密封包装备用；为了实现氧化铝空心球和轻质莫来石骨料表面的充分吸附偶联剂，现场使用前的困料存放时间≥2小时。

S4、将剩余原料加入立式搅拌机进行搅拌，搅拌均匀得到基质料，包装备用，即得本发明的钢包盖用轻质高强耐火浇注料。

第三方面，本发明提供一种应用钢包盖用轻质高强耐火浇注料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、先后将步骤S4制得的基质料、步骤S3制得的骨料加入立式搅拌机，搅拌均匀；

b、向立式搅拌机中添加水，调节浇注料流动值达到浇注振动成型要求；

c、将均匀流动度合适的浇注料加入到翻转的钢包盖内，利用振动棒进行钢包盖耐火浇注料衬的振动浇注成型，成型后自然养护；

d、对养护好的钢包盖进行烘烤，烘烤完毕后上线使用。

优选的，所述步骤d中，钢包盖烘烤方法包括采用煤气烘烤装置或者利用钢包空罐余热进行烘烤；

当采用煤气烘烤装置时，先在常温~250℃温度范围烘烤16~24小时，其中，250℃保温时间4~6小时；再在250~450℃温度范围烘烤16~24小时，其中，450℃保温时间4~6小时；最后在450~1000℃温度范围烘烤16~24小时，其中，1000℃保温时间4~6小时；烘烤完毕后上线使用；其中，常温升至250℃、250℃升至450℃、450℃升至1000℃，均采用连续升温的方式。

当利用钢包空罐余热进行烘烤时，首先在温度280~320℃的钢包空罐上加盖成型并自然养护好的钢包盖烘烤10~14小时，然后吊至580~620℃的钢包空罐上烘烤14~18小时，最后吊至1000~1200℃的钢包空罐上烘烤22~26小时，完成钢包盖利用钢包空罐余热进行烘烤。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

采用轻质莫来石骨料（1~5mm）与氧化铝空心球（0.2~5mm）的复配技术，通过氧化铝空心球的球形结构特征，改善浇注料的流动性与浇注施工性能，诱导服役条件下浇注料中轻质骨料热机械应力的均化分散，提高浇注料抗热机械应力损毁能力，改善浇注料热震稳定性；通过轻质莫来石成本低、导热系数小、堆密度低、热膨胀系数小等特点，降低轻质浇注料原材料成本与浇注衬体积密度，改善浇注料隔热性能与热震稳定性；通过两种轻质骨料加入比例的优化及其耦合协同效应，实现了浇注料中骨料的稳定支撑，改善钢包盖浇注料衬的热震稳定性、隔热性能与服役经济性。通过KH550偶联剂的引入及其水解产物活性基团在氧化铝空心球、轻质莫来石骨料表面的吸附，改善氧化铝空心球、轻质莫来石骨料表面浸润性，提高界面亲和力和结合强度，愈合轻质莫来石骨料破碎或运输过程中表面与内部裂纹缺陷，提高轻质莫来石骨料结构完整性及其力学性能，进一步提高浇注料力学性能。通过特级高铝骨料（0.1~1mm）的加入，弥补轻质莫来石骨料中（0.1~1mm）骨料组份的缺失，提高骨料的堆积密实度与浇注料力学性能，提高浇注料抗机械损伤能力。通过上述骨料的组合复配，改善浇注料的综合使用性能，提高浇注料服役温度。

通过镁铝尖晶石粉（180目）的引入，利用镁铝尖晶石粉的抗钢包渣侵蚀渗透性能，抑制钢包渣飞溅对浇注料衬的侵蚀及其引起的组织劣化破损。通过蓝晶石粉（粒度120目）的加入，利用蓝晶石1100℃分解膨胀的特点，弥补了轻质浇注料高温烧结收缩的不足，提高了浇注料的高温体积稳定性，避免了高温收缩引起的开裂破损。

通过ρ-Al₂O₃微粉、α-Al₂O₃微粉、活性SiO₂微粉的复合加入，利用ρ-Al₂O₃微粉的胶凝性能，保证浇注料足够的常温力学强度，并通过引入的由柠檬酸、草酸、酒石酸中的一种或两种、三种混合组成的缓凝剂，实现了ρ-Al₂O₃微粉的胶凝时间的灵活调控，保证浇注料施工时间；利用α-Al₂O₃微粉、活性SiO₂微粉的高反应活性，促进浇注料服役过程中二次莫来石的形成，提高浇注料力学强度，进一步弥补浇注料服役条件下的烧结收缩，增强浇注料的抗机械损伤能力。通过由FS10高效减水剂和六偏磷酸钠混合组成的复合减水剂引入，降低浇注料加水量，提高浇注料流动性与力学性能。

通过短切含锆耐火纤维和耐热不锈钢纤维复合加入，利用耐热不锈钢纤维高温弹塑性与纤维拉拔增韧机制，改善浇注料断裂韧性与热震稳定性，提高浇注料抗机械损毁能力；利用短切含锆耐火纤维的高熔点、拉拔增韧及其优良的保温性能，提高浇注料热震稳定性与保温性能；通过上述两种纤维添加量的优化，抑制钢纤维加入带来的导热性能升高、高温氧化、体积密度增大等不利影响，强化两种纤维的协同效应，进一步提高浇注料的抗热机械应力损毁能力，改善浇注料综合使用性能。

本发明通过钢包盖用轻质高强耐火浇注料制备方法中，KH550偶联剂在由柠檬酸、草酸、酒石酸中的一种或两种水溶液的水解，提高KH550偶联剂在耐火原料表面的吸附性能；通过氧化铝空心球和轻质莫来石骨料与KH550偶联剂水解溶液的搅拌混合以及困料浸润，保证氧化铝空心球和轻质莫来石骨料表面的KH550偶联剂充分改性，提高界面结合强度；通过“骨料”和“基质料”的分袋包装，保证了浇注料的存放性能和现场使用的便捷性。

本发明通过钢包盖用轻质高强耐火浇注料现场浇注成型应用方法中，“基质料”和“骨料”的搅拌混合工艺、加水搅拌流动度调节、浇注成型工艺、煤气烘烤以及钢包空罐余热烘烤等工艺过程，保证了采用本发明轻质高强耐火浇注料成型制备的钢包盖耐火材料衬上线使用性能，达到延长钢包盖耐火材料衬服役寿命、提高钢包盖保温性能、降低钢水传搁温降与烘烤煤气消耗的目的。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制，仅作举例而已。

下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。

本发明实施例1～3中主料原材料及其重量百分比含量的取值如表1所示。

本发明实施例1～3中外加剂原材料及其重量百分比含量的取值如表2所示。

本发明实施例1～3力学性能检测情况如表3所示。

本发明提供一种钢包盖用轻质高强耐火浇注料，包括主料和外加剂两部分组成，其中，主料中各种原料的重量百分比组成为：轻质莫来石骨料（1~5mm）35~45%、氧化铝空心球（0.2~5mm）10~15%、特级高铝骨料（0.1~1mm）10~15%、蓝晶石粉（粒度120目）5～7%、镁铝尖晶石粉（180目）7~10%、α-Al₂O₃微粉5~8%、ρ-Al₂O₃微粉5~8%、活性SiO₂微粉4~6%。外加剂按照主料重量百分比为100%进行外加，外加剂各种原料的外加重量备份比为：短切含锆耐火纤维1~3%、耐热不锈钢纤维0.8~1.2%、KH550偶联剂0.02~0.05%、复合减水剂0.1~0.3%、缓凝剂0.05~0.15%。

轻质莫来石骨料的Al₂O₃重量百分比含量≥65%，其中，粒度为3~5mm骨料的重量百分比为35~50%，粒度为3~1mm骨料的重量百分比为50~65%。

氧化铝空心球的Al₂O₃重量百分比含量≥98%，粒度为3~5mm氧化铝空心球的重量百分比为20~35%，粒度为3~0.2mm氧化铝空心球的重量百分比为65~80%。

镁铝尖晶石粉的MgO重量百分比含量≥20%。

短切含锆耐火纤维，采用含锆耐火纤维棉或工业炉炉衬大修拆除的用后含锆耐火纤维进行剪切破碎，制备长度为5~10mm的短纤维絮。

复合减水剂为FS10高效减水剂和六偏磷酸钠的混合组成，其中，FS10高效减水剂和六偏磷酸钠的混合比例为1:2~3。

缓凝剂为柠檬酸、草酸、酒石酸中的一种或两种、三种混合。

本发明提供一种钢包盖用轻质高强耐火浇注料的制备方法，包括如下步骤：

1）按照钢包盖用轻质高强耐火浇注料的原料组分及重量百分比进行备料；

2）将KH550偶联剂加入水中，制备成KH550偶联剂含量为0.3~0.8%的水溶液，再将缓凝剂加入水溶液中，搅拌均匀后静置存放24小时进行KH550偶联剂的水解；

3）将氧化铝空心球和轻质莫来石骨料加入立式搅拌机，边搅拌边加入水解后的偶联剂水溶液，搅拌10分钟后装入内衬塑料袋的编织袋内密封包装困料备用，并在编织袋上标注“骨料”；为了实现氧化铝空心球和轻质莫来石骨料表面的充分吸附偶联剂，现场使用前的困料存放时间≥2小时。

4）将剩余原料加入立式搅拌机进行干搅，搅拌20~30分钟后装入编织袋备用，并在编织袋上标注“基质料”。

将步骤3和步骤4中装袋材料一一对应组合成钢包盖用轻质高强耐火浇注料成品，并发往现场使用，使用期限为两周。

本发明提供一种钢包盖用轻质高强耐火浇注料现场浇注成型应用方法，包括如下步骤：

1）将标注“基质料”的编制袋内原料倒入立式搅拌机内，搅拌10~15分钟后，再将标注“骨料”的编织袋内原料加入立式搅拌机，搅拌10~20分钟。

2）根据搅拌机内原料干湿状态，逐渐添加自来水进行搅拌，调节浇注料流动值达到浇注振动成型要求。

3）将上述搅拌均匀流动度合适的浇注料加入到翻转的钢包盖内，利用振动棒进行钢包盖耐火浇注料衬的振动浇注成型，成型后自然养护2~4天后。

4）翻转浇注成型并自然养护好的钢包盖，采用煤气烘烤装置，对钢包盖耐火浇注料衬的烘烤，先在常温~250℃温度范围烘烤16~24小时，其中，250℃保温时间4~6小时；再在250~450℃温度范围烘烤16~24小时，其中，450℃保温时间4~6小时；最后在450~1000℃温度范围烘烤16~24小时，其中，1000℃保温时间4~6小时；烘烤完毕后上线使用。还可利用钢包空罐余热进行烘烤，首先在温度280~320℃（优选300℃）的钢包空罐上加盖成型并自然养护好的钢包盖烘烤10~14小时（优选12小时），然后吊至580~620℃（优选600℃）的钢包空罐上烘烤14~18小时（优选16小时），最后吊至1000~1200℃（优选1100℃）的钢包空罐上烘烤22~26小时（优选24小时），完成钢包盖利用钢包空罐余热进行烘烤。完成烘烤后的钢包盖投入钢包加揭盖运行。至此，完成钢包盖耐火浇注料衬的现场制备与上线运行。

选择的轻质莫来石骨料的Al₂O₃重量百分比含量为67.5%，其中，粒度为3~5mm骨料的重量百分比为45%，粒度为3~1mm骨料的重量百分比为55%。氧化铝空心球的Al₂O₃重量百分比含量为99.0%，其中，粒度为3~5mm氧化铝空心球的重量百分比为25%，粒度为3~0.2mm氧化铝空心球的重量百分比为75%。镁铝尖晶石粉的MgO重量百分比含量为21.55%。再选用常规的其它原料，按照主料和外加剂中各种原材料重量百分比范围，采用本发明的钢包盖用轻质高强耐火浇注料制备方法进行了浇注料的制备。具体制备的浇注料的主料与外加剂原材料重量备份比配方如表1、2所示。

表1为主料的原料及重量百分比配方表（wt%）

原料名称	实施例1	实施例2	实施例3
				轻质莫来石骨料（1~5mm）	35	45	40
氧化铝空心球（0.2~5mm）	15	10	12.5
				特级高铝骨料（0.1~1mm）	15	10	13.5
蓝晶石粉（粒度120目）	5	7	6
				镁铝尖晶石粉（180目）	10	7	9
α-Al2O3微粉	5	8	7
				ρ-Al2O3微粉	8	5	7
活性SiO2微粉	6	4	5

表2为外加剂的原料及重量百分比配方表（wt%）

原料名称	实施例1	实施例2	实施例3
				短切含锆耐火纤维	1	3	1.5
耐热不锈钢纤维	1.2	0.8	1
				KH550偶联剂	0.02	0.05	0.035
复合减水剂	0.2	0.5	0.4
				复合减水剂中FS10和六偏磷酸钠之比	1:2	1:2.5	1:3
缓凝剂	0.15	0.05	0.10
				缓凝剂中柠檬酸、草酸、酒石酸之比	2:1:0	0:0:1	1:1:1

表3为本发明各实施例性能检测情况列表

性能指标	实施例1	实施例2	实施例3
				体积密度（g/cm3）	1.6	1.7	1.63
抗压强度（MPa）	25	30	27
				抗折强度（MPa）	5.5	6.0	5.8
导热系数（热面温度800℃，W/m•K）	0.33	0.30	0.32

按照实施例1-3的主料与外加剂原材料重量百分比配方，分别制备了钢包盖用轻质高强耐火浇注料，并进行了160mm×40mm×40mm标准试样的制备，经自然养护、脱模和热处理后检测，各试样的体积密度在1.60~1.70g/cm³之间，110℃×24h烘干和1100℃×3h热处理后抗压强度≥25MPa，抗折强度≥5.5MPa，导热系数（热面温度800℃）≤0.33W/m•K，达到了预期的钢包盖用轻质高强低成本耐火浇注料研究目标。

就各项综合指标而言，本发明的最佳实施例为实施例2，其抗压强度达到30MPa，抗折强度达到6.0MP，导热系数（热面温度800℃）为0.30W/m•K。

以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，其余未详细说明的为现有技术。

Claims (8)

1.一种钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，包括主料和外加剂两部分组成，其中，主料中各种原料的重量百分比组成为：轻质莫来石骨料35~45%、氧化铝空心球10~15%、特级高铝骨料10~15%、蓝晶石粉5～7%、镁铝尖晶石粉7~10%、α-Al₂O₃微粉5~8%、ρ-Al₂O₃微粉5~8%、活性SiO₂微粉4~6%；

所述特级高铝骨料粒度为0.1~1mm，所述轻质莫来石骨料中Al₂O₃重量百分比含量≥65%；所述轻质莫来石骨料粒度为1~5mm，其中，粒度为3~5mm轻质莫来石骨料的重量百分比为35~50%，粒度为3~1mm轻质莫来石骨料的重量百分比为50~65%；

所述外加剂按照所述主料重量百分比为100%进行外加，所述外加剂各种原料的外加重量百分比为：短切含锆耐火纤维1~3%、耐热不锈钢纤维0.8~1.2%、复合减水剂0.2~0.5%、偶联剂0.02~0.05%、缓凝剂0.05~0.15%；

钢包盖用轻质高强耐火浇注料的制备方法包括：

S1、按照钢包盖用轻质高强耐火浇注料的原料组分及重量百分比进行备料；

S2、将偶联剂加入水中，制备成偶联剂含量为0.3~0.8%的水溶液，再将缓凝剂加入水溶液中，搅拌均匀后静置存放，进行水解；

S3、将氧化铝空心球和轻质莫来石骨料加入立式搅拌机，边搅拌边加入水解后的偶联剂水溶液，搅拌均匀得到骨料，密封包装备用；

S4、将剩余原料加入立式搅拌机进行搅拌，搅拌均匀得到基质料，包装备用，即得本发明的钢包盖用轻质高强耐火浇注料。

2.根据权利要求1所述的钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，所述氧化铝空心球中Al₂O₃重量百分比含量≥98%；所述氧化铝空心球粒度为0.2~5mm，粒度为3~5mm氧化铝空心球的重量百分比为20~35%，粒度为3~0.2mm氧化铝空心球的重量百分比为65~80%。

3.根据权利要求1所述的钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，所述镁铝尖晶石粉中MgO重量百分比含量≥20%。

4.根据权利要求1所述的钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，所述蓝晶石粉粒度为110~130目，所述镁铝尖晶石粉粒度为170~190目。

5.根据权利要求1所述的钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，所述短切含锆耐火纤维中短纤维絮的长度为5~10mm。

6.根据权利要求1所述的钢包盖用轻质高强耐火浇注料，其特征在于，所述复合减水剂由高效减水剂和六偏磷酸钠的混合组成，高效减水剂和六偏磷酸钠的混合比例为1:2~3。

7.一种应用权利要求1所述的钢包盖用轻质高强耐火浇注料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、先后将步骤S4制得的基质料、步骤S3制得的骨料加入立式搅拌机，搅拌均匀；

b、向立式搅拌机中添加水，调节浇注料流动值达到浇注振动成型要求；

c、将均匀流动度合适的浇注料加入到翻转的钢包盖内，利用振动棒进行钢包盖耐火浇注料衬的振动浇注成型，成型后自然养护；

d、对养护好的钢包盖进行烘烤，烘烤完毕后上线使用。

8.根据权利要求7所述的应用方法，其特征在于，所述步骤d中，钢包盖烘烤方法包括采用煤气烘烤装置或者利用钢包空罐余热进行烘烤；

当采用煤气烘烤装置时，先在常温~250℃温度范围烘烤16~24小时，其中，250℃保温时间4~6小时；再在250~450℃温度范围烘烤16~24小时，其中，450℃保温时间4~6小时；最后在450~1000℃温度范围烘烤16~24小时，其中，1000℃保温时间4~6小时；烘烤完毕后上线使用；

当利用钢包空罐余热进行烘烤时，首先在温度280~320℃的钢包空罐上加盖成型并自然养护好的钢包盖烘烤10~14小时，然后吊至580~620℃的钢包空罐上烘烤14~18小时，最后吊至1000~1200℃的钢包空罐上烘烤22~26小时，完成钢包盖利用钢包空罐余热进行烘烤。